借助X激光科學家發(fā)現(xiàn)過冷水關(guān)鍵臨界點

2026-03-31 15:31:32來源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：X激光閱讀量：15987

　　從冰箱拿出一瓶水，乍看之下與普通液態(tài)水無異，但當其受到劇烈撞擊后，會立刻出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，并在瞬間凍結(jié)成冰——這是電視上經(jīng)常看到的過冷水實驗，而在這個實驗背后，卻藏著許多等待科學家去探索的秘密。

　　過冷水指溫度已低于攝氏零度(或當前壓力下的凝固點)但仍保持液態(tài)的水。它是一種不穩(wěn)定的熱力學亞穩(wěn)態(tài)，常見于高純度水、潔凈容器內(nèi)或自然界的冷云中。過冷水在遭受物理震動、雜質(zhì)引入或低溫進一步降低后，會瞬間成核并凍結(jié)成冰，這是過冷水不穩(wěn)定性的體現(xiàn)，也是過冷水實驗的基本原理。自然界中的許多現(xiàn)象都與過冷水有聯(lián)系，例如凍雨。相對，人類也會有意識的利用過冷水，例如應用其原理進行生物保存和低溫環(huán)境研究。

　　而就在近日，瑞典斯德哥爾摩大學領(lǐng)導的研究人員在過冷水的研究中獲得了新突破。

　　據(jù)悉，研究團隊借助X射線激光發(fā)現(xiàn)在約-63℃、1000個大氣壓的過冷條件下，水中存在一個關(guān)鍵臨界點，這個關(guān)鍵臨界點可能是過冷水這類“反常”的物理性質(zhì)的根源。這個臨界點可以理解成水在兩種不同的液態(tài)結(jié)構(gòu)之間不斷波動的點。在臨界點附近，水會在不同狀態(tài)及其混合狀態(tài)之間波動，并且當水接近這一臨界點時，其結(jié)構(gòu)變化的速度會明顯變慢，仿佛一旦進入這種狀態(tài)就難以“脫身”。

　　事實上，這個臨界點或許也能夠解釋為什么液態(tài)水在4℃時密度最大，高于或低于4℃水都會逐漸開始膨脹，并且當水持續(xù)降溫甚至冷卻到0℃以下時，在尚未結(jié)冰的情況下，水的膨脹會持續(xù)進行，并且溫度越低，這種膨脹越明顯。

　　目前，該成果已經(jīng)發(fā)表在《科學》雜志上，感興趣的讀者可以自行查閱學習。

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